Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Thành phố Đà Nẵng là trung tâm kinh tế - xã hội lớn của khu vực miền Trung, giữ vai trò đầu mối giao thông đường biển và hàng không quốc tế quan trọng. Cùng với tốc độ đô thị hóa và sự tăng trưởng mạnh mẽ của các ngành dịch vụ, thương mại, tài chính, du lịch và công nghệ thông tin, nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng văn phòng làm việc hiện đại tại khu vực trung tâm thành phố ngày càng gia tăng. Dự án tòa nhà văn phòng cho thuê Tùng Lâm Tower (tọa lạc tại số 35 đường Núi Thành, phường Hòa Thuận Đông, quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng) được đầu tư xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu mặt bằng làm việc thương mại trong khu vực đô thị sầm uất. Để công trình vận hành ổn định, tiện nghi và đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh, việc thiết kế đồng bộ hệ thống kỹ thuật cấp thoát nước là yêu cầu bắt buộc và có tính cấp thiết thực tiễn cao.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể như sau:

  1. Mục tiêu nghiên cứu: Tính toán và thiết kế hoàn chỉnh hệ thống cấp nước và hệ thống thoát nước cho tòa nhà Tùng Lâm theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4513:1988 và các quy chuẩn hiện hành, đảm bảo cung cấp đầy đủ lưu lượng, áp lực nước sinh hoạt và chữa cháy tại mọi thời điểm (kể cả giờ cao điểm), đồng thời đảm bảo thoát nước an toàn, vệ sinh môi trường và tối ưu hóa chi phí đầu tư, vận hành.
  2. Nhiệm vụ nghiên cứu:
    • Thu thập và phân tích các số liệu về kiến trúc, điều kiện tự nhiên, cơ sở hạ tầng cấp điện, cấp thoát nước xung quanh công trình.
    • Phân tích và lựa chọn sơ đồ mạng lưới cấp nước phù hợp với điều kiện áp lực nguồn cấp đô thị và quy mô tòa nhà.
    • Tính toán nhu cầu dùng nước, xác định dung tích các công trình đơn vị (bể chứa ngầm, két nước mái, chọn đồng hồ đo nước, trạm bơm sinh hoạt và trạm bơm tăng áp).
    • Tính toán thủy lực mạng lưới đường ống cấp nước (trục 1 và trục 2) và kiểm tra áp lực tự do tại các tầng.
    • Lựa chọn sơ đồ phân chia và thiết kế mạng lưới thoát nước thải sinh hoạt (nước thải xám, nước thải đen), hệ thống thoát nước mưa và các công trình xử lý cục bộ (bể tự hoại).
    • Thể hiện toàn bộ giải pháp thiết kế trên bản vẽ kỹ thuật bằng phần mềm AutoCAD và Revit.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống kỹ thuật cấp nước bên trong và hệ thống thoát nước sinh hoạt, thoát nước mưa của tòa nhà Tùng Lâm.
  • Phạm vi không gian: Công trình tòa nhà Tùng Lâm Tower tại số 35 Núi Thành, phường Hòa Thuận Đông, quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng.
  • Quy mô công trình: Tòa nhà cao 13 tầng bao gồm 01 tầng hầm (chiều cao 3,05 m), tầng 1 (chiều cao 4,2 m), tầng 2 đến tầng 10 (chiều cao mỗi tầng 3,6 m), tầng kỹ thuật (chiều cao 3,6 m) và tầng tum/mái (chiều cao 2,0 m). Cốt nền công trình đặt tại $\pm0.000\text{ m}$. Tổng diện tích sàn khu vực văn phòng cho thuê (11 tầng từ tầng 1 đến tầng kỹ thuật) là $1913\text{ m}^2$, diện tích sàn tầng hầm là $303,75\text{ m}^2$.
Vị trí công trình Chức năng Chiều cao tầng (m) Bồn rửa mặt WC bình xả Bồn tiểu nam Vòi nước Hương sen
Tầng hầm Khu vực để xe, bể chứa 3,050 1 1 0 1 0
Tầng 1 Văn phòng cho thuê 4,200 2 2 1 1 0
Tầng 2 Văn phòng cho thuê 3,600 2 2 1 1 0
Tầng 3 – 7 Văn phòng cho thuê 3,600 2 2 1 1 0
Tầng 8 Phòng giám đốc, làm việc 3,600 3 3 1 1 0
Tầng 9 Văn phòng cho thuê 3,600 2 2 1 1 0
Tầng 10 Phòng họp, IT, phòng nghỉ 3,600 3 3 1 1 1
Tầng kỹ thuật Điều chỉnh kỹ thuật 3,600 2 2 1 1 0
Tầng tum/mái Két nước, bảo trì mái 2,000 0 0 0 0 0

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung tiêu chuẩn, quy chuẩn và lý thuyết áp dụng

Đồ án xây dựng các thuật toán tính toán và lựa chọn thông số kỹ thuật dựa trên hệ thống văn bản pháp quy và giáo trình chuyên ngành:

  • TCVN 4513:1988: Cấp nước bên trong – Tiêu chuẩn thiết kế (dùng để xác định đương lượng thiết bị vệ sinh, công thức tính lưu lượng tính toán $q_{tt} = 0,2 \times \alpha \times \sqrt{N}$, tính toán dung tích điều hòa bể chứa, két nước và tổn thất thủy lực).
  • TCVN 4474:1987: Thoát nước bên trong – Tiêu chuẩn thiết kế (dùng để tra cứu lưu lượng nước thải của thiết bị vệ sinh lớn nhất $q_{dc}^{max}$, độ dốc tối thiểu và đường kính ống nhánh thoát nước).
  • TCVN 2622:1995: Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình – Yêu cầu thiết kế (xác định số họng chữa cháy đồng thời $n=2$, lưu lượng mỗi họng $q_{cc} = 2,5\text{ l/s}$, thời gian chữa cháy $t = 3\text{ giờ}$ đối với bể ngầm và $t = 10\text{ phút}$ đối với két nước mái).
  • QCVN 06:2021/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình (hệ số không gian sàn khu vực văn phòng lấy $6\text{ m}^2/\text{người}$).
  • QCVN 01:2019/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về quy hoạch xây dựng (tiêu chuẩn cấp nước rửa sàn tầng hầm lấy $2\text{ l/m}^2$).
  • Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước trong nhà và công trình (1999): Áp lực tự do tối thiểu tại đầu ra thiết bị vệ sinh $H_{td} = 10\text{ m}$.
  • Giáo trình Cấp thoát nước công trình: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp thu thập số liệu: Khảo sát điều kiện tự nhiên, khí tượng thủy văn thành phố Đà Nẵng (nhiệt độ trung bình $25,6^\circ\text{C}$, độ ẩm trên $83,4%$, mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 12, mùa khô từ tháng 1 đến tháng 7); thông số nguồn nước từ Công ty Cổ phần Cấp nước Đà Nẵng với áp lực ngoài nhà dao động trong khoảng $H_{ng}^{min} = 1\text{ bar}$ ($10\text{ mH}2\text{O}$) đến $H{ng}^{max} = 1,5\text{ bar}$ ($15\text{ mH}_2\text{O}$).
  • Phương pháp so sánh và lựa chọn phương án: So sánh chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật giữa các sơ đồ cấp nước (trạm bơm biến áp kết hợp bình điều áp vs. trạm bơm trung chuyển kết hợp két nước mái) và phương án thoát nước (hệ thống thoát nước chung vs. hệ thống thoát nước riêng).
  • Phương pháp tính toán thủy lực chuyên ngành: Áp dụng công thức thủy lực dòng chảy có áp trong đường ống nhựa PPR để tính tổn thất dọc đường ($H_l = i \times L$) và tổn thất cục bộ ($H_{cb} = 30% H_l$); áp dụng công thức Chezy - Manning cho dòng chảy tự do không đầy trong ống thoát nước uPVC để tính góc ngập $\theta$, độ đầy $h/D$, bán kính thủy lực $R_h$ và vận tốc chảy $V$.
  • Phương pháp tin học ứng dụng: Sử dụng phần mềm AutoCAD và Revit MEP để lập mô hình không gian, vạch tuyến mạng lưới và triển khai hồ sơ bản vẽ kỹ thuật 2D/3D.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về dự án

Chương này tổng hợp các dữ liệu nền tảng về vị trí địa lý, điều kiện kinh tế - xã hội, hiện trạng hạ tầng kỹ thuật và quy mô kiến trúc công trình.

  • Vị trí và hạ tầng xung quanh: Tòa nhà Tùng Lâm nằm trên mặt tiền đường Núi Thành, gần hai cây cầu lớn tại Đà Nẵng. Cơ sở hạ tầng cấp điện do Công ty TNHH MTV Điện lực Đà Nẵng quản lý, nguồn cấp nước do Công ty Cổ phần Cấp nước Đà Nẵng cung cấp qua tuyến ống cấp nước đô thị.
  • Quy mô dân số tính toán: Diện tích 11 tầng văn phòng là $1913\text{ m}^2$, định mức sàn $6\text{ m}^2/\text{người}$, xác định số người lớn nhất làm việc trong tòa nhà là $N = 1913 / 6 = 319\text{ người}$.
  • Định mức sử dụng nước: Tiêu chuẩn dùng nước văn phòng lấy $q = 100\text{ l/người.ngày-đêm}$ (TCVN 4513:1988); nước rửa sàn hầm lấy $2\text{ l/m}^2$ (diện tích hầm $303,75\text{ m}^2$). Thống kê tổng hợp số lượng thiết bị vệ sinh toàn bộ tòa nhà gồm 22 bồn rửa mặt, 22 bồn cầu xả thùng, 9 bồn tiểu nam, 12 vòi nước và 1 hương sen.

Chương 2: Tính toán thiết kế mạng lưới cấp nước cho toà nhà

Chương 2 trình bày toàn bộ quá trình tính toán thủy lực và lựa chọn thiết bị cho hệ thống cấp nước sinh hoạt và chữa cháy.

  1. Lựa chọn sơ đồ cấp nước:

    • Tính áp lực cần thiết sơ bộ cho tòa nhà 13 tầng: $H_{ct} = 10 + 4 \times (13 - 1) = 58\text{ mH}_2\text{O}$.
    • So sánh với áp lực đường ống ngoài nhà ($H_{ng}^{min} = 10\text{ mH}2\text{O}$), nhận thấy $H{ct} > H_{ng}^{min}$, nguồn cấp đô thị không đủ đưa nước tự chảy lên các tầng trên.
    • Đồ án lựa chọn phương án: Cấp nước gián tiếp qua bể chứa ngầm, máy bơm trung chuyển bơm lên két nước mái, sau đó phân phối tự chảy xuống các tầng, kết hợp cụm bơm tăng áp cho các tầng áp lực không đảm bảo.

  2. Tính toán nhu cầu nước và thể tích công trình đơn vị:

    • Lưu lượng nước cấp văn phòng: $Q_{vp} = (319 \times 100) / 1000 = 31,9\text{ m}^3/\text{ngày-đêm}$.
    • Lưu lượng nước tầng hầm: $Q_h = (2 \times 303,75) / 1000 = 0,61\text{ m}^3/\text{ngày-đêm}$.
    • Tổng lưu lượng tiêu thụ ngày trung bình: $Q_{ng}^{tb} = 31,9 + 0,61 = 32,51\text{ m}^3/\text{ngày-đêm}$.
    • Dung tích điều hòa bể ngầm ($n=1$ lần đóng mở/ngày): $W_{dh} = 1,5 \times 32,51 = 48,765\text{ m}^3$.
    • Dung tích nước chữa cháy dự trữ trong bể ngầm ($n_{cc}=2$, $q_{cc}=2,5\text{ l/s}$, $t=3\text{ h}$): $W_{cc} = 3600 \times 3 \times 2 \times 2,5 = 54\text{ m}^3$.
    • Tổng dung tích bể ngầm: $W_{bc} = 48,765 + 54 = 102,765\text{ m}^3$. Kích thước bể bê tông cốt thép chọn $B \times L \times H = 3\text{ m} \times 7\text{ m} \times 5\text{ m}$ (dung tích hình học $105\text{ m}^3$), đặt âm $4\text{ m}$, chiều cao nước an toàn $2,57\text{ m}$.

  3. Chọn đồng hồ đo nước và tuyến ống cấp vào bể:

    • Tổng đương lượng thiết bị vệ sinh toàn nhà $\sum N = 26,08$. Với hệ số $\alpha = 1,2$, lưu lượng tính toán tổng là $q_{tt} = 0,2 \times 1,2 \times \sqrt{26,08} = 1,225\text{ l/s}$ (với công thức mở rộng tính toán đạt $1,79\text{ l/s} = 6,44\text{ m}^3/\text{h}$).
    • Chọn đồng hồ cánh quạt cỡ BK40, lưu lượng đặc trưng $Q_{dtr} = 20\text{ m}^3/\text{h}$, sức kháng $S = 0,32\text{ m}$. Tổn thất áp lực qua đồng hồ $h_{dh} = 0,32 \times (1,79)^2 = 1,025\text{ m} \le 2,5\text{ m}$ (đạt yêu cầu).
    • Tuyến ống nạp nước từ ngoài vào bể ngầm (thời gian nạp đầy 5 giờ, lưu lượng $5,83\text{ l/s}$): Chọn ống PPR PN10 đường kính danh định D90 ($OD = 90\text{ mm}$, chiều dày thành ống $8,2\text{ mm}$, $ID = 73,6\text{ mm}$), vận tốc thực tế $V = 1,37\text{ m/s}$.

  4. Tính toán thủy lực mạng lưới đường ống cấp nước:

    • Mạng lưới phân phối được chia thành Trục 1 và Trục 2, sử dụng ống nhựa PPR với các đường kính từ Phi 21 ($ID = 18,2\text{ mm}$), Phi 27 ($ID = 23,2\text{ mm}$), Phi 34 ($ID = 29,6\text{ mm}$) đến Phi 42 ($ID = 38,1\text{ mm}$).
    • Kiểm tra vận tốc và tổn thất áp lực trên từng phân đoạn đảm bảo vận tốc trong khoảng kinh tế ($0,66\text{ m/s} \le V \le 1,94\text{ m/s}$).
Trục thủy lực Đoạn ống tiêu biểu Lưu lượng tính toán $Q_{tt}$ (l/s) Đường kính chọn $\Phi$ (mm) Vận tốc $V$ (m/s) Tổn thất tổng $H_l'$ (m)
Trục 1 A - B 0,273 21 (ID 18,2) 1,05 0,54
D - D1 0,648 27 (ID 23,2) 1,53 0,81
D2 - D3 0,964 34 (ID 29,6) 1,40 2,19
D3 - U 1,509 42 (ID 38,1) 1,32 1,15
U - V 1,509 42 (ID 38,1) 1,32 0,61
Trục 2 D4 - W 0,300 21 (ID 18,2) 1,15 0,49
D5 - N 0,367 21 (ID 18,2) 1,41 2,10
D5 - D6 0,803 27 (ID 23,2) 1,90 1,01
D6 - L 0,964 34 (ID 29,6) 1,40 0,24
L - Y 0,964 34 (ID 29,6) 1,40 1,08
  1. Tính chọn bơm sinh hoạt, két nước mái và bơm tăng áp:
    • Bơm sinh hoạt: Lưu lượng bơm $Q_b = 6,44\text{ m}^3/\text{h}$. Ống hút dùng PPR DN63 ($OD = 63\text{ mm}, V = 0,86\text{ m/s}$), ống đẩy dùng PPR DN50 ($OD = 50\text{ mm}, V = 1,4\text{ m/s}$). Cột áp yêu cầu $H_b = H_{hh} + H_{td} + \sum H_{dd} + H_{cb} = 40,68 + 5 + 3,60 + 1,08 = 50,36\text{ m}$. Chọn máy bơm ly tâm Pentax CM40-250B ($Q = 10\text{ m}^3/\text{h}, H = 62,7\text{ m}$, đường kính cánh $\Phi 218$).
    • Két nước mái: Dung tích điều hòa $W_{dh} = 1,61\text{ m}^3$; dung tích chữa cháy 10 phút $W_{cc} = 3\text{ m}^3$; dung tích toàn phần tính toán $W_{rt} = 1,3 \times (1,61 + 3) = 5,993\text{ m}^3$. Chọn lắp đặt 02 bồn inox Sơn Hà nằm ngang loại 3000LN (tổng dung tích $6\text{ m}^3$, kích thước mỗi bồn $B \times L \times H = 1,42\text{ m} \times 2,19\text{ m} \times 1,68\text{ m}$). Cao độ mực nước thấp nhất trong két đạt $42,38\text{ m}$.
    • Phân vùng áp lực và Bơm tăng áp: So sánh chiều cao đặt két với áp lực cần thiết của các tầng cho thấy các tầng từ 1 đến 8 tự chảy hoàn toàn đảm bảo. Tầng 9 ($H_{ct} = 41,8\text{ m}$), Tầng 10 ($H_{ct} = 45,4\text{ m}$) và Tầng Kỹ thuật ($H_{ct} = 49,0\text{ m}$) có áp lực tự chảy không đủ. Giải pháp: Tách tuyến cấp nước riêng cho 3 tầng trên cùng sử dụng máy bơm tăng áp Pentax CM50 ($Q = 4,2\text{ m}^3/\text{h}, H = 8,5\text{ m}$) kết hợp bình tích áp.

Chương 3: Thiết kế hệ thống thoát nước

Chương 3 trình bày các giải pháp cấu tạo mạng lưới, cơ sở phân chia dòng thải và tính toán thủy lực hệ thống thoát nước.

  • Phân loại và lựa chọn sơ đồ: So sánh hệ thống thoát nước chung và hệ thống thoát nước riêng. Đồ án lựa chọn phương án hệ thống thoát nước riêng:
    • Nước thải đen (từ xí, tiểu): Thu gom qua đường ống riêng dẫn về ngăn chứa của bể tự hoại 3 ngăn để lắng và phân hủy sinh học kỵ khí, sau đó chuyển sang ngăn lắng trước khi đấu nối ra cống đô thị.
    • Nước thải xám (từ bồn rửa mặt, phễu thu sàn): Thu gom qua trục ống riêng và xả trực tiếp ra hố ga thoát nước đô thị.
    • Nước mưa: Bố trí hệ thống phễu thu mái và ống đứng độc lập dẫn thẳng xuống hố ga thoát nước mưa tầng hầm ra ngoài, không đi chung với hệ thống nước thải sinh hoạt.
  • Quy cách kỹ thuật mạng lưới: Sử dụng ống uPVC theo tiêu chuẩn ASTM (Bình Minh). Ống nhánh xí bệt bố trí đường kính $\Phi 114$ với độ dốc $i \ge 0,02$; ống nhánh chậu rửa và bồn tiểu dùng $\Phi 60 - \Phi 90$ với độ dốc $i \ge 0,02 - 0,03$.
  • Hệ thống thông hơi và kiểm tra: Bố trí ống thông hơi chính đặt song song trong hộp kỹ thuật nối với ống thoát nước đen và nước xám, kéo cao hơn mái $0,7\text{ m}$, cách xa ban công/cửa mở $4\text{ m}$, đầu ống có chóp nón thép dày $1 - 1,5\text{ mm}$. Bố trí lỗ thông tắc kiểm tra cách mặt sàn $1\text{ m}$ tại chân ống đứng và giữa các đoạn ống nhánh dài trên $6\text{ m}$.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống cấp thoát nước tòa nhà Tùng Lâm được triển khai thiết kế chi tiết thông qua các module tính toán và mô hình hóa kỹ thuật:

1. Kiến trúc phân vùng và giải pháp cấp nước

  • Trạm trung chuyển tầng ngầm: Nước từ tuyến ống cấp nước đô thị qua đồng hồ đo lưu lượng BK40 dẫn vào bể ngầm bê tông cốt thép $105\text{ m}^3$. Máy bơm sinh hoạt Pentax CM40-250B hút nước từ rãnh thu bể ngầm đẩy qua trục đứng PPR DN50 lên cụm bồn mái.
  • Phân vùng áp lực mạng lưới:
    • Vùng 1 (Tự chảy): Cấp nước từ đáy bồn mái ($H_k = 42,38\text{ m}$) cấp trực tiếp bằng trọng lực cho các tầng từ tầng 1 đến tầng 8 và tầng hầm.
    • Vùng 2 (Tăng áp): Tách nhánh riêng từ bồn mái qua cụm bơm tăng áp Pentax CM50 có bình tích áp để duy trì áp lực làm việc liên tục cho tầng 9, tầng 10 và tầng kỹ thuật.

2. Thiết kế hệ thống thu gom và xử lý thoát nước

  • Cấu tạo thu gom nước thải sinh hoạt: Phân tách triệt để nước thải đen và nước thải xám từ thiết bị vệ sinh qua hệ thống bẫy nước (xi-phông) chống mùi hôi.
  • Mô hình bể tự hoại: Thiết kế bể tự hoại tiếp nhận riêng nước thải phân - tiểu, thực hiện quá trình lắng cặn cơ học và lên men yếm khí trước khi thải ra mạng lưới thoát nước đô thị.
  • Mạng lưới thoát nước mưa: Thu gom từ mái qua các phễu thu nước mưa chuyên dụng, dẫn theo các ống đứng uPVC độc lập chạy trong hộp gen kỹ thuật xả thẳng vào hệ thống hố ga gom nước mưa ngoài nhà.

3. Công cụ và công nghệ mô hình hóa

  • AutoCAD: Sử dụng để thiết kế sơ đồ nguyên lý không gian cấp nước, mặt bằng bố trí thiết bị vệ sinh, vạch tuyến đường ống trên mặt bằng từng tầng từ tầng hầm đến tầng mái.
  • Revit MEP: Xây dựng mô hình thông tin công trình (BIM) 3D cho toàn bộ mạng lưới đường ống cấp nước, thoát nước xám, thoát nước đen, hệ thống ống thông hơi và vị trí thiết bị trong không gian hộp kỹ thuật, hỗ trợ kiểm soát xung đột không gian.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán kỹ thuật chính

Đồ án đã hoàn thành toàn bộ khối lượng tính toán chi tiết với các chỉ tiêu định lượng cụ thể:

Hạng mục kỹ thuật Thông số thiết kế xác định Thiết bị / Quy cách được lựa chọn
Nhu cầu dùng nước sinh hoạt $32,51\text{ m}^3/\text{ngày-đêm}$ Định mức $100\text{ l/người.ngđ}$ (319 người) và $2\text{ l/m}^2$ sàn hầm
Thể tích bể ngầm $102,765\text{ m}^3$ (chọn $105\text{ m}^3$) Bể BTCT $3\text{ m} \times 7\text{ m} \times 5\text{ m}$, sâu âm $4\text{ m}$ ($W_{dh} = 48,765\text{ m}^3, W_{cc} = 54\text{ m}^3$)
Thiết bị đo đếm nước $Q_{tt} = 1,79\text{ l/s} = 6,44\text{ m}^3/\text{h}$ Đồng hồ cánh quạt BK40 ($Q_{dtr} = 20\text{ m}^3/\text{h}, h_{dh} = 1,025\text{ m}$)
Tuyến ống cấp vào bể ngầm $Q = 5,83\text{ l/s}$ Ống PPR PN10 D90 ($OD = 90\text{ mm}$, dày $8,2\text{ mm}$, $V = 1,37\text{ m/s}$)
Bơm cấp nước sinh hoạt $Q_b = 6,44\text{ m}^3/\text{h}, H_b = 50,36\text{ m}$ Bơm Pentax CM40-250B ($Q = 10\text{ m}^3/\text{h}, H = 62,7\text{ m}$)
Ống hút và ống đẩy bơm Ống đẩy PPR DN50, Ống hút PPR DN63 $V_{hut} = 0,86\text{ m/s}, V_{day} = 1,40\text{ m/s}$
Két nước mái $W_{rt} = 6\text{ m}^3$ 02 bồn Inox Sơn Hà 3000LN ($W_{dh} = 1,61\text{ m}^3, W_{cc} = 3\text{ m}^3$)
Bơm tăng áp tầng cao $Q = 1,69\text{ m}^3/\text{h}, H = 8,0\text{ m}$ Bơm Pentax CM50 ($Q = 4,2\text{ m}^3/\text{h}, H = 8,5\text{ m}$)
Mạng lưới phân phối nước Ống cấp PPR PN10 từ $\Phi 21$ đến $\Phi 42$ Vận tốc kinh tế $0,66 - 1,94\text{ m/s}$
Mạng lưới thoát nước Ống uPVC ASTM từ $\Phi 60$ đến $\Phi 114$ Hệ thống thoát riêng (thải đen, thải xám, thoát mưa)

Đóng góp của đề tài

  • Xác lập phương án thiết kế hệ thống cấp nước phân vùng hợp lý cho công trình văn phòng 13 tầng: Kết hợp hài hòa giữa cấp nước tự chảy từ két mái cho 8 tầng dưới và bơm tăng áp cho 3 tầng trên cùng, giúp giảm thiểu điện năng tiêu thụ và chi phí đầu tư thiết bị bơm so với phương án dùng trạm bơm biến tần toàn tòa nhà.
  • Tách biệt độc lập hệ thống thoát nước đen (qua bể tự hoại) và nước thải xám, nâng cao hiệu quả xử lý sinh học của bể tự hoại và giảm thiểu phát tán mùi hôi trong tòa nhà cao tầng.
  • Cung cấp bộ hồ sơ tính toán thủy lực, thuyết minh và bản vẽ chi tiết (AutoCAD/Revit), đóng vai trò tài liệu mẫu phục vụ học tập và ứng dụng thực tế cho các dự án văn phòng có quy mô tương đương tại khu vực đô thị miền Trung.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thuyết minh đồ án tập trung giải quyết các tính toán kỹ thuật cho hệ thống cấp nước sinh hoạt, hệ thống thoát nước thải sinh hoạt và thoát nước mưa; phần tính toán mạng lưới chữa cháy tự động (Sprinkler, Drencher) và chi tiết các công đoạn xử lý hiếu khí thứ cấp của trạm xử lý nước thải tập trung toàn khu chưa được mở rộng phân tích sâu trong phạm vi thuyết minh này.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu tích hợp hệ thống tái sử dụng nước xám (greywater recycling) phục vụ tưới cây và xả rửa vệ sinh nhằm tiết kiệm tài nguyên nước; ứng dụng các giải pháp điều khiển tự động hóa thông minh (BMS - Building Management System) để giám sát rò rỉ và tối ưu hóa chế độ vận hành trạm bơm theo thời gian thực.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích đối với:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Hạ tầng công trình, Cấp thoát nước, Kỹ thuật Công trình Xây dựng: Cung cấp phương pháp mẫu về các bước tính toán thủy lực mạng lưới cấp thoát nước công trình cao tầng, bảng tra đương lượng thiết bị vệ sinh, quy trình tính chọn dung tích bể ngầm, két mái và bơm ly tâm.
  • Kỹ sư thiết kế Cơ điện (MEP): Tham khảo số liệu tính toán thực tế, thông số quy cách phụ tùng ống PPR/uPVC và các bước vạch tuyến kỹ thuật cho các tòa nhà văn phòng quy mô từ 10 đến 15 tầng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án không lựa chọn phương án cấp nước trực tiếp từ đường ống thành phố vào các tầng?

Theo kết quả tính toán sơ bộ, áp lực cần thiết để đưa nước lên thiết bị vệ sinh cao nhất của tòa nhà 13 tầng là $H_{ct} = 58\text{ mH}_2\text{O}$. Trong khi đó, áp lực nước của mạng lưới đô thị bên ngoài tại khu vực đường Núi Thành chỉ đạt từ $10\text{ mH}2\text{O}$ đến $15\text{ mH}2\text{O}$ ($1 - 1,5\text{ bar}$). Do $H{ct} > H{ng}$, mạng lưới cấp nước ngoài nhà không đủ áp lực để cấp trực tiếp, bắt buộc phải sử dụng hệ thống cấp nước gián tiếp qua bể chứa ngầm, máy bơm và két nước mái.

2. Dung tích $102,765\text{ m}^3$ của bể chứa ngầm được cấu thành từ những thành phần nào?

Dung tích bể ngầm gồm hai thành phần chính:

  • Dung tích điều hòa nước sinh hoạt ($W_{dh}$): $48,765\text{ m}^3$ (tính cho nhu cầu sử dụng của 319 người và rửa sàn tầng hầm với hệ số điều hòa $1,5$).
  • Dung tích dự trữ nước chữa cháy ($W_{cc}$): $54\text{ m}^3$ (tính cho 2 họng chữa cháy hoạt động đồng thời với lưu lượng $2,5\text{ l/s}$ mỗi họng trong thời gian chữa cháy liên tục 3 giờ theo TCVN 2622:1995). Tổng dung tích tính toán là $102,765\text{ m}^3$, thực tế thiết kế xây dựng bể bê tông cốt thép dung tích $105\text{ m}^3$ ($3\text{ m} \times 7\text{ m} \times 5\text{ m}$).

3. Những tầng nào trong tòa nhà phải sử dụng máy bơm tăng áp và căn cứ lựa chọn là gì?

Căn cứ vào cao độ đặt két nước mái ($H_k = 42,38\text{ m}$) và áp lực cần thiết tại từng tầng ($H_{ct} = H_{hh} + H_{td} + \sum H_{dd} + H_{cb}$):

  • Tầng Kỹ thuật ($H_{ct} = 49,0\text{ m} > 42,38\text{ m}$).
  • Tầng 10 ($H_{ct} = 45,4\text{ m} > 42,38\text{ m}$).
  • Tầng 9 ($H_{ct} = 41,8\text{ m}$, chênh lệch áp lực tự chảy không đảm bảo áp lực tự do tối thiểu $10\text{ m}$). Do đó, 3 tầng trên cùng (Tầng 9, Tầng 10 và Tầng Kỹ thuật) được tách trục riêng để cấp nước qua máy bơm tăng áp Pentax CM50 ($H = 8,5\text{ m}$), 9 tầng còn lại sử dụng áp lực tự chảy.

4. Hệ thống thoát nước của tòa nhà được phân chia và xử lý như thế nào trước khi xả ra môi trường?

Đồ án lựa chọn hệ thống thoát nước riêng biệt:

  • Nước thải đen (từ bồn cầu, bồn tiểu) được thu gom qua hệ thống ống uPVC riêng dẫn về bể tự hoại để xử lý lắng cặn và phân hủy yếm khí trước khi thoát ra cống đô thị.
  • Nước thải xám (từ bồn rửa mặt, phễu thu sàn) được gom qua trục ống riêng xả thẳng vào mạng lưới thoát nước thành phố.
  • Nước mưa trên mái được thu gom bằng các ống đứng độc lập xả vào hố ga tầng hầm và thoát ra ngoài, không đi chung với đường ống thoát nước thải sinh hoạt.

5. Tác giả đã lựa chọn những loại máy bơm nào cho công trình và thông số làm việc của chúng ra sao?

  • Máy bơm sinh hoạt chính: Chọn bơm Pentax CM40-250B (đường kính cánh $\Phi 218$) với lưu lượng làm việc $Q = 10\text{ m}^3/\text{h}$, cột áp $H = 62,7\text{ m}$ (đáp ứng lưu lượng tính toán $6,44\text{ m}^3/\text{h}$ và cột áp yêu cầu $50,36\text{ m}$).
  • Máy bơm tăng áp tầng cao: Chọn bơm Pentax CM50 với lưu lượng làm việc $Q = 4,2\text{ m}^3/\text{h}$, cột áp $H = 8,5\text{ m}$ (đáp ứng lưu lượng tính toán $1,69\text{ m}^3/\text{h}$ và cột áp bổ sung yêu cầu $8,0\text{ m}$).

Kết luận

Đồ án "Thiết kế cấp thoát nước dự án Tòa nhà Tùng Lâm Thành phố Đà Nẵng" của sinh viên Lê Việt Đức đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế hệ thống cấp thoát nước cho công trình văn phòng 13 tầng theo đúng các tiêu chuẩn và quy chuẩn xây dựng Việt Nam hiện hành. Các giải pháp kỹ thuật đề xuất—từ việc lựa chọn sơ đồ cấp nước gián tiếp kết hợp bơm tăng áp phân vùng đến hệ thống thoát nước riêng biệt phân tách dòng thải đen và xám—đều có cơ sở tính toán thủy lực tường minh, bảo đảm tính khả thi và độ tin cậy vận hành. Kết quả nghiên cứu cung cấp một tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao, đóng góp thiết thực vào nguồn tư liệu tham khảo cho công tác đào tạo và thiết kế cơ điện công trình xây dựng dân dụng.